[发明专利]一种燃料电池装置及其极板流道气体分布的模拟方法

说明书

本发明提供一种燃料电池装置及其极板流道气体分布的模拟方法，燃料电池装置包括第一底板、第二底板、硅胶垫、阳极板、阴极板和盖板，第二底板位于第一底板上，硅胶垫位于第二底板上，硅胶垫有第二方形孔，阳极板的背面与阴极板的背面贴合，阳极板和阴极板位于第二方形孔内，阳极板的阳极面上有第一流道，阴极板的阴极面上有第二流道，盖板位于硅胶垫上，盖板上有进气口和出气口，进气口与第一流道和第二流道的一端相通，出气口与第一流道和第二流道的另一端相通，盖板和第二底板由透明材料制成，阳极板的阳极面与第二底板之间和阴极板的阴极面与盖板之间均设置有重氨晒图纸。燃料电池装置可视化其极板流道气体分布情况，结构简单，生产成本低。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池装置及其极板流道气体分布的模拟方法。

背景技术

燃料电池是一种将化学能直接转化成电能的装置，由于其效率高、零排放、启动温度低，非常适用于于交通运输、固定式发电以及便携式领域。近年来，世界各国都在积极研究将燃料电池作为动力源应用到汽车领域。燃料电池极板的流道设计对燃料电池的整体性能起到决定作用，而流道设计的其中一个重要指标就是气体分布的均匀性。目前主要的研究方法均集中于采用有限元分析等模拟分析手段对流场的气体分布进行虚拟分析，虽然可以一定程度上指导和判定极板流道气体分布的情况，但是模拟分析时常常简化环境和极板的实际加工情况，并不能直接直观的判定极板流场在工况下的气体分布情况。

目前研究燃料电池极板流道气体分布的主流方法是采用CFD、Fluent等模拟分析手段间接的分析及评估极板流道气体分布的均匀性，然而现有的模拟分析手段存在以下几个问题：1、模拟分析不能精确模拟真实工况，极板流道加工后的表面情况、流道工作时的工况条件，对于模拟分析是主要难点；2、模拟分析的结果准确与否，也取决于研究人员的模拟参数设置，因此模拟结果的一致性存疑；3、模拟分析方法只能得到气体在流道中的分布情况的状态量，而不能得到过程量，是静态结果而非动态过程。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种可视化燃料电池极板流道气体分布情况、结构简单且生产成本较低的燃料电池装置。

本发明的第二目的是提供一种应用在上述燃料电池装置且准确性高的燃料电池极板流道气体分布的模拟方法。

为了实现本发明的第一目的，本发明提供一种燃料电池装置包括第一底板、第二底板、硅胶垫、阳极板、阳极密封圈、阴极板、阴极密封圈和盖板，第二底板位于第一底板的上方，第一底板开设有第一方形孔，第一底板由金属制成，硅胶垫位于第二底板的上方，硅胶垫开设有第二方形孔，阳极板的背面与阴极板的背面贴合，阳极板的阳极面邻接第二底板，阳极板和阴极板位于第二方形孔内，阳极板的阳极面上具有多个第一流道和第一密封槽，阴极板的阴极面上具有多个第二流道和第二密封槽，阳极密封圈位于第一密封槽内，阴极密封圈位于第二密封槽内，盖板位于硅胶垫的上方，盖板上开设有进气口和出气口，进气口与第一流道和第二流道的一端相通，出气口与第一流道和第二流道的另一端相通，盖板和第二底板均由透明度大于80％的透明材料制成，阳极板的阳极面与第二底板之间设置有重氨晒图纸，阴极板的阴极面与盖板之间也设置有重氨晒图纸。

更进一步的方案是，第一底板、第二底板、硅胶垫以及盖板之间通过固定螺栓进行整体固定连接。

更进一步的方案是，盖板和第二底板分别由亚克力、聚苯乙烯、聚碳酸酯、玻璃中的其中一种透明材料制成。

更进一步的方案是，多个第一流道平行于阳极板的长度端面平行排列设置，相邻两个第一流道之间的距离相等。

更进一步的方案是，多个第二流道与多个第一流道的位置一一对应设置。

更进一步的方案是，燃料电池装置还包括定位柱，定位柱位于第二底板上，第二方形孔的端面开设有圆弧孔，圆弧孔套在定位柱上。